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清洗和制绒是硅晶片制作的重要步骤之一,硅片化学清洗的主要目的是除去硅片表面杂质(如某些有机物,无机盐,金属、Si、SiO2粉尘等)。常用的化学清洗剂有高纯水、有机溶剂、双氧水、浓酸、强碱等。其中去除硅的氧化物,通常用一定浓度的HF溶液,室温条件下将硅片浸泡1至数分钟。制绒是在硅片表面形成金字塔形的绒面,增加硅对太阳光的吸收。单晶制绒通常用NaOH、Na2SiO3等混合溶液在75~90℃反应25~35 min,效果良好。回答下列问题
Ⅰ.(1)写出晶片制绒反应的离子方程式 ,对单晶制绒1990年化学家Seidel提出了一种的电化学模型,他指出Si与NaOH溶液的反应,首先是Si与OH一反应,生成SiO44一,然后SiO44一迅速水解生成H4SiO4。基于此原理分析反应中氧化剂为 。
(2)本校化学兴趣小组同学,为验证Seidel的理论是否正确,完成以下实验:
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实验事实 |
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事实一 |
水蒸汽在600℃时可使粉末状硅缓慢氧化并放出氢气。 |
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事实二 |
盛放于铂或石英器皿中的纯水长时间对粉末状还原硅无腐蚀作用。 |
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事实三 |
普通玻璃器皿中的水仅因含有从玻璃中溶出的微量的碱便可使粉末状硅在其中缓慢溶解。 |
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事实四 |
在野外环境里,用较高百分比的硅铁粉与干燥的Ca(OH)2和NaOH,点着后焖烧,可剧烈放出H2。 |
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事实五 |
1g(0.036mo1)Si和20mL含有lgNaOH(0.025mol)的溶液,小心加热(稍微预热),收集到约1700mL H2,很接近理论值(1600mL)。 |
结论:从实验上说明碱性水溶液条件下,H2O可作 剂;NaOH作_____ 剂,降低反应 。高温无水环境下,NaOH作 剂。
Ⅱ.在工业中利用镁制取硅:2Mg+SiO2
2MgO+Si,同时有副反应发生:2Mg+Si
Mg2Si,Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷),SiH4在常温下是一种不稳定、易分解的气体。如图是进行Mg与SiO2反应的实验装置:
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由于氧气的存在对该实验有较大影响,实验中应通入气体X作为保护气,试管中的固体药品可选用________(填序号)。 a.石灰石 b.锌粒 c.纯碱
(4)实验开始时,必须先通入X气体,再加热反应物,其理由是______________________________,当反应开始后,移走酒精灯反应能继续进行,其原因是___________________________。
(5)反应结束后,待冷却至常温时,往反应后的混合物中加入稀盐酸。可观察到闪亮的火星,产生此现象的原因用化学方程式表示为_______________________________________。
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清洗和制绒是硅晶片制作的重要步骤之一,硅片化学清洗的主要目的是除去硅片表面杂质(如某些有机物,无机盐,金属、Si、SiO2粉尘等)。常用的化学清洗剂有高纯水、有机溶剂、双氧水、浓酸、强碱等。其中去除硅的氧化物,通常用一定浓度的HF溶液,室温条件下将硅片浸泡1至数分钟。制绒是在硅片表面形成金字塔形的绒面,增加硅对太阳光的吸收。单晶制绒通常用NaOH、Na2SiO3等混合溶液在75~90℃反应25~35 min,效果良好。回答下列问题
Ⅰ.(1)写出晶片制绒反应的离子方程式 ,对单晶制绒1990年化学家Seidel提出了一种的电化学模型,他指出Si与NaOH溶液的反应,首先是Si与OH一反应,生成SiO44一,然后SiO44一迅速水解生成H4SiO4。基于此原理分析反应中氧化剂为 。
(2)本校化学兴趣小组同学,为验证Seidel的理论是否正确,完成以下实验:
| | 实验事实 |
| 事实一 | 水蒸汽在600℃时可使粉末状硅缓慢氧化并放出氢气。 |
| 事实二 | 盛放于铂或石英器皿中的纯水长时间对粉末状还原硅无腐蚀作用。 |
| 事实三 | 普通玻璃器皿中的水仅因含有从玻璃中溶出的微量的碱便可使粉末状硅在其中缓慢溶解。 |
| 事实四 | 在野外环境里,用较高百分比的硅铁粉与干燥的Ca(OH)2和NaOH,点着后焖烧,可剧烈放出H2。 |
| 事实五 | 1g(0.036mo1)Si和20mL含有lgNaOH(0.025mol)的溶液,小心加热(稍微预热),收集到约1700mL H2,很接近理论值(1600mL)。 |
Ⅱ.在工业中利用镁制取硅:2Mg+SiO2
由于氧气的存在对该实验有较大影响,实验中应通入气体X作为保护气,试管中的固体药品可选用________(填序号)。 a.石灰石 b.锌粒 c.纯碱
(4)实验开始时,必须先通入X气体,再加热反应物,其理由是______________________________,当反应开始后,移走酒精灯反应能继续进行,其原因是___________________________。
(5)反应结束后,待冷却至常温时,往反应后的混合物中加入稀盐酸。可观察到闪亮的火星,产生此现象的原因用化学方程式表示为_______________________________________。 查看习题详情和答案>>
①市场上销售的食盐品种很多.下列食盐中,所添加的元素不属于人体必需微量元素的是
A.加钙盐 B.加碘盐 C.加锌盐
②碳酸镁可治疗胃酸过多的原理是
③阿司匹林具有
(2)材料是人类生存和发展的物质基础,合理使用材料可以改善我们的生活.
①在原子反应堆中得以广泛应用的钠钾合金在常温下呈液态,说明合金的熔点比其各成分金属的熔点
②炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl),第二天便会因腐蚀出现红褐色锈斑.铁锅的腐蚀主要是由
③玻璃是一种常用的硅酸盐材料.制备普通玻璃的原料有CaCO3、
(3)防治环境污染,改善生态环境已成为全球的共识.
①pH<5.6的雨水称为酸雨,主要是由人为排放的硫氧化物和
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②城市餐饮业会产生大量污染环境的“地沟油”.综合利用“地沟油”的一种方法是将“地沟油”中的油脂水解以获取甘油和
③含铬元素的废水必须治理达标.某兴趣小组探究含铬(Cr2O72ˉ)废水的处理方法,经查阅资料,拟采用(NH4)2Fe(SO4)2将Cr2O72ˉ还原为Cr3+,再用氨水将Cr3+转变成难溶的Cr(OH)3.该方案运用了污水处理方法中的氧化还原法和
①市场上销售的食盐品种很多.下列食盐中,所添加的元素不属于人体必需微量元素的是______(填字母).
A.加钙盐B.加碘盐C.加锌盐
②碳酸镁可治疗胃酸过多的原理是______(用离子方程表示).
③阿司匹林具有______作用.长期大量服用阿司匹林,其水解产物水杨酸可导致患者出现头痛、恶心等症状,需静脉注射小苏打(NaHCO3)溶液,利用小苏打与水杨酸分子中的羧基反应生成水杨酸钠,使症状缓解.写出水杨酸与小苏打反应的化学方程式:______.
(2)材料是人类生存和发展的物质基础,合理使用材料可以改善我们的生活.
①在原子反应堆中得以广泛应用的钠钾合金在常温下呈液态,说明合金的熔点比其各成分金属的熔点______(选填“高”或“低”).
②炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含NaCl),第二天便会因腐蚀出现红褐色锈斑.铁锅的腐蚀主要是由______(填“化学腐蚀”或“电化学腐蚀”)造成的,铁锅锈蚀的负极电极反应式为______.
③玻璃是一种常用的硅酸盐材料.制备普通玻璃的原料有CaCO3、______(填化学式)和SiO2.
(3)防治环境污染,改善生态环境已成为全球的共识.
①pH<5.6的雨水称为酸雨,主要是由人为排放的硫氧化物和______等酸性气体转化而成的.向煤中加入石灰石作为脱硫剂,可以减少煤燃烧时产生的SO2.发生反应的化学方程式为______.
②城市餐饮业会产生大量污染环境的“地沟油”.综合利用“地沟油”的一种方法是将“地沟油”中的油脂水解以获取甘油和______.生活中会产生大量废弃塑料,将废弃塑料进行______处理,可以获得乙烯、丙烯等化工原料.
③含铬元素的废水必须治理达标.某兴趣小组探究含铬(Cr2O72ˉ)废水的处理方法,经查阅资料,拟采用(NH4)2Fe(SO4)2将Cr2O72ˉ还原为Cr3+,再用氨水将Cr3+转变成难溶的Cr(OH)3.该方案运用了污水处理方法中的氧化还原法和______.指导老师指出该方案处理后的废水中因含有大量______(填离子符号),能导致水体富营养化.
硅及其化合物对人类现代文明具有特殊贡献,请回答下列有关问题:
(1)硅原子的结构示意图:________。
(2)下列物品或设备所用的材料属于硅酸盐的是________。
①长江三峡水泥大坝;②石英光导纤维;③陶瓷坩埚;④普通玻璃;⑤硅太阳能电池
A.①②③? ???? B.③④⑤?????? C.②③④? ???? D.①③④
(3)常温下,SiCl4为液态,沸点为57.6℃,在空气中冒白雾。制备高纯度硅的中间产物SiCl4中溶有液态杂质,若要得到高纯度SiCl4,应采用的方法是________;用化学方程式及必要文字解释SiCl4在空气中冒白雾的原因:_______________________________________。
(4)工业上可用SiCl4(g)制备高温结构陶瓷氮化硅,其反应方程式为
3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)
Si3N4(s)+12HCl(g) ΔH=a kJ/mol(a<0)
①该反应的平衡常数表达式K=______________.
②在密闭恒容容器中,能表示上述反应达到平衡状态的是________。
A.3v逆(N2)=v正(H2)
B.v正(HCl=4v正=4v正(SiCl4)
C.混合气体密度保持不变
D.c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)=1∶3∶6
③在某条件下达到平衡时,H2与HCl物质的量之比为m∶n;保持其他条件不变,降低温度达到平衡时,H2与HCl物质的量之比________m∶n(填“>”、“=”或“<”)。
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